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智能手机的三个技术变化,都有光学传感器的支撑

2019-11-22 14:45 次阅读

智能手机今年有什么技术变化?答案有三:一是TWS(真无线立体声耳机)的兴起,二是全面屏的流行,三是摄影增强技术的发展。三者都有一个共同点,使用了光学传感器作为支撑。ams公司近日在京发布的两款光学传感器新品,就对此趋势做出了很好的注解。

让TWS更火

从苹果公司发布AirPods耳机开始,TWS耳机迅速开始流行。为了提升用户的使用体验,入耳检测成为必备功能。为此,高、中、低各类TWS耳机都配备了基于红外线检测的接近传感器。ams半导体公司推出的TMD2635就是这样一款产品。

据ams半导体先进光学传感器事业部总经理及执行副总裁Jennifer Zhao女士介绍,该产品是一个完整的光-数字传感器模块,集成了低功率红外VCSEL(垂直腔面发射激光器)发射器、两个用于近场和远场传感的传感器像素,以及数字快速模式I2C接口,采用了微型连接网格阵列(LGA)封装。

智能手机的三个技术变化,都有光学传感器的支撑

ams半导体先进光学传感器事业部总经理及执行副总裁Jennifer Zhao女士

“100μA是该产品在正常工作模式下的功耗,睡眠模式下的功耗则是0.7μA。”Jennifer Zhao指出了该产品的超低功耗特性,并且表示另一优势是超小的封装,“产品体积为2mm×1mm×0.5mm。”

为了让客户的设计更加方便,TMD2635提供了一条备用的I2C地址,可以实现在I2C总线上交换CLK/SDA。开口也采取了更灵活的方式,可以用两个1.5mm的圆孔,或者1×2椭圆形的ID开孔。

智能手机的三个技术变化,都有光学传感器的支撑

“TWS包含了很多技术应用,但是尺寸是最为核心的问题,而且光学传感器都要开孔,所以TMD2635在设计的时候就考虑了这些需求。” Jennifer Zhao表示。

摄像无闪烁

用手机拍照经常遇到的一个问题就是条纹的出现。“形成的原因就是摄影的快门和光源的没有对上。” Jennifer Zhao解释道。

现在的手机摄像头一般会使用RGB传感器来估算图像增强系统中的颜色均衡,但是没有Flicker(闪烁)检测。TCS3408解决了这个问题,并能读取五个环境光感测通道(除了RGB通道之外,增加了额外的宽谱带通道和作为参考的全谱带通道)来准确测量光的颜色和强度。

智能手机的三个技术变化,都有光学传感器的支撑

闪烁主要来自LED光源,随着普及程度加深,闪变频率无处不在。为了便于检测,TCS3408将一系列闪变测量数据存储在内部存储器的选项,使智能手机摄像头的视频处理器可以检测高阶闪变频率(最高2kHz)。

ams半导体中华区市场应用工程总监Spencer Bai还特别做了些说明:“光源闪变主要是针对工频信号,如国内是50、100Hz,国外是60、120Hz,一般的快门速度跟不上这种频率,必须要采用闪变检测。”

智能手机的三个技术变化,都有光学传感器的支撑

ams半导体中华区市场应用工程总监Spencer Bai

作为上一代产品TCS3701的更新,TCS3408在环境光和颜色检测的灵敏度上增强了10倍,闪变的灵敏度也增强了3倍。此外,该产品在紫外线和红外线的干扰方面也有所改进,对环境光和色温检测精度也做了增强。

不止于此

全面屏路线是智能手机厂商共同的选择,也是市场的需求所致。“今年很多智能手机厂商都将屏占比提升到95%,很多客户因此希望把ALS和接近传感器都放在屏下,这也是我们一个主要的努力方向。” Jennifer Zhao表示。

Jennifer Zhao强调:“这里面存在很多挑战,包括如何在屏下获得ALS的最好性能,如何得到非失真的真实传感、红外的抑制,而这些都是ams的优势所在。”

3D人脸识别成为智能手机的标配,目前市场上有三种方案:一是结构光,二是主动立体视觉,三是ToF(飞行时间)。“三种方案优势不同,结构光的安全系数最高,价位也是最高的;立体视觉适合中距离,ToF则比较容易应用,但安全性不强。”Jennifer Zhao表示这三种方案ams都能提供。

这些产品都属于先进光学传感器事业部,该产品的一个产品线是集成光学传感器,主要围绕手机应用展开,另一个产品线则是颜色和光谱传感,主要用于颜色识别、食物分析、化妆品和肤色监测以及生物传感器。

领先的技术来源于ams半导体对传感器技术的专注,据Jennifer Zhao介绍,很多传感器用到的滤波器都是公司自己的IP。目前,TSMC是ams的主要生产合作伙伴。不过,ams也有自己的工厂,除了奥地利的主工厂,在新加坡还设有封装厂和光源产品工厂。

“我们公司不只是推进传感器的硬件开发,还提供包括软件解决方案和其他的生态系统等等。现在公司有很多研发部门和团队在提供完整的解决方案,因为很多器件不仅需要硬件的支持,还要有软件支撑。同时,我们也会帮助客户做集成。”她最后表示。

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